2 模擬實驗方案設(shè)計
　　WRF 模式是由美國NCAR、NOAA 聯(lián)合美國多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)開發(fā)的完全可壓縮、非靜力中尺度模式，模式的水平網(wǎng)格采用ArakawaC 格式。模式包含了陸面過程、行星邊界層物理過程、次網(wǎng)格湍流擴(kuò)散過程、大氣和地球表層輻射、微物理過程和積云對流等物理過程。
　　CALMET 模式是美國環(huán)保局（Environmental ProtectionAgency）開發(fā)的復(fù)雜地形動力診斷模式，主要用來對氣象數(shù)據(jù)包括MM5 等氣象數(shù)值模式及常規(guī)地面、探空觀測等，進(jìn)行地形動力學(xué)、傾斜流和熱動力學(xué)等診斷。以發(fā)散最小化原理求解三維風(fēng)場，根據(jù)湍流參數(shù)化方法，計算湍流尺度參數(shù)。

圖2 CALMET模擬區(qū)域地形分布及測風(fēng)塔分布

　　根據(jù)Liu 和Yocke 的理論，CALMET 模式假設(shè)地形強(qiáng)迫產(chǎn)生的垂直速度w 可由公式（2.1-2.2）求得。地形強(qiáng)迫對水平風(fēng)場的影響，體現(xiàn)在為使三維散度小于某一指定的臨界值為目的進(jìn)行的水平風(fēng)場調(diào)整上。

　　V 是模擬網(wǎng)格平均風(fēng)，ht 是地形高度，k 是穩(wěn)定度相關(guān)的衰減系數(shù)，z 是垂直坐標(biāo)，N 是布倫特—維塞拉頻率，|V|是模擬網(wǎng)格平均風(fēng)速，w 為笛卡爾坐標(biāo)系物理垂直風(fēng)分量。斜坡氣流的速度采用經(jīng)驗的方法：

　　其中e S 是斜坡氣流的平衡風(fēng)速， e L 是平衡尺度。障礙物阻擋的熱力和動力效應(yīng)用局地弗勞德數(shù)Fr 衡量：

　　　其中△ h1 是障礙物的有效高度。如果局地弗勞德數(shù)小于等于臨界弗勞德數(shù)切網(wǎng)格點風(fēng)速有上坡分量，則調(diào)整風(fēng)向與地形的切線一致，風(fēng)速不變；反之，不調(diào)整。
　　本實驗中首先采用WRF 模式進(jìn)行模擬，模式積分計算36 小時，根據(jù)全球環(huán)流模式再分析資料（NCEP）進(jìn)行降尺度，然后利用calwrf 模塊對WRF 模擬的結(jié)果的后24 小時進(jìn)行分析處理，并形成CALMET 可用的格式，最后使用CALMET模式進(jìn)行動力診斷模擬分析。兩個模式結(jié)果輸出時間間隔均為1 小時。